[發明專利]一種預應力混凝土-鋼組合風力發電塔架連接裝置

有效

• 申請號: 201410262952.0
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN103994034A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 許斌;牛家興
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F03D11/04
• 分類號: F03D11/04
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及一種風力發電塔架，具體為一種風力發電塔架混凝土塔段與鋼塔段連接裝置。?

背景技術

風能是一種清潔能源，資源儲備量大，也是目前國內外重點開發的新能源型式之一。我國風力資源分布廣泛，在西北部、中部以及東部沿海地區都有很好的風力資源，風力發電的發展前景相當廣闊。現階段，為了解決傳統鋼制塔筒的運輸問題、成本問題、耐久性和使用年限的問題，運用混凝土和鋼兩種材料組成混凝土和鋼組合結構塔筒成為一種新的選擇。這種組合塔筒中，混凝土塔段與鋼結構塔段的連接是保證其結構體系安全性的關鍵所在。現有的風力發電塔架結構體系中一般使用傳統的鋼制過渡段的鋼法蘭與混凝土塔段連接，上部鋼塔段再與鋼制過渡段連接，形成組合塔架結構體系。并在混凝土中引入預應力，預應力鋼絞線或預應力錨栓錨固在法蘭盤上。

傳統的法蘭連接方式由于法蘭盤自身剛度的限制，當預應力施加位置間距較大時，法蘭盤下部混凝土在環向布置的兩個相鄰預應力孔洞之間混凝土的豎向應力分布不均勻，甚至會出現拉應力，存在塔頂混凝土局部開裂的可能性。連接段為組合結構風力發電塔架的重要構件，其使用的安全性會影響塔架的整體使用壽命。

實用新型《一種混凝土—鋼結構復合風電塔架》（授權公告號：CN202031370U）提出一種鋼結構與混凝土結構的連接方式，在鋼制法蘭上焊接鋼筋與混凝土連接，并通過高強螺栓與上部鋼結構連接。該連接方式為與混凝土的剛性連接。一方面，由于塔筒彎矩極大，僅僅依靠焊接鋼筋往往無法滿足抵彎強度的需要；另一方面，此種剛性連接在混凝土連接處會產生較大的拉應力，使得混凝土開裂，影響使用性能。此方案中鋼制法蘭與混凝土的連接部位還會產生較大的應力集中現象，容易產生局部受壓難以滿足要求的問題。混凝土塔段的混凝土裂縫寬度難以控制到規范要求的范圍。

實用新型《一種混凝土風電塔架》（授權公告號：CN202031371U）提出一種鋼結構與混凝土結構的連接方式，在鋼制法蘭焊接鋼筋與混凝土連接，通過高強螺栓與上部鋼結構連接。該連接方式也存在以上同樣的問題。

實用新型《用于連接混凝土塔筒和鋼塔筒的裝置》（授權公告號：CN202673588U）提出一種鋼結構與混凝土結構的連接方式，在鋼制法蘭焊接張拉端，并同時焊接加勁肋。該連接方式是針對體外預應力張拉方式。?

發明內容

本發明的目的在于，針對現有組合結構風力發電塔架中連接鋼段與混凝土段的連接方法存在混凝土存在拉應力、壓應力分布不均勻以及混凝土塔筒段鋼筋混凝土裂縫寬度難以控制和難以滿足設計規范對裂縫寬度的要求等方面的不足，提供一種預應力混凝土-鋼組合風力發電塔架連接裝置，減輕混凝土塔頂壓應力分布的不均勻程度，減小鋼制法蘭下表面混凝土的拉應力大小，避免混凝土塔頂局部受壓狀況，同時通過引入預應力使得混凝土塔段處于豎向受壓應力狀態，有效控制混凝土塔段的裂縫寬度，或者避免混凝土塔段開裂，進而提高組合塔架結構的結構安全性、耐久性和抗疲勞特性。

本發明的技術方案為，一種預應力混凝土-鋼組合風力發電塔架連接裝置，包括上、下兩段中心軸線重合且半徑一致的連接鋼筒，上段連接鋼筒的頂端通過連接機構與上部鋼制塔段連接；上段連接鋼筒與下段連接鋼筒之間安裝張拉錨固法蘭，下段連接鋼筒的底面安裝下連接法蘭，張拉錨固法蘭的中軸線、下段連接鋼筒的中軸線及下連接法蘭的中軸線在一條直線上，且下段連接鋼筒的頂端筒壁位于張拉錨固法蘭外側環面與側內環面之間，所述下段連接鋼筒的底端筒壁位于下連接法蘭外側環面與側內環面之間；該連接裝置還設有預應力施加構件，所述張拉錨固法蘭與下連接法蘭分別均勻設有供預應力施加構件穿過的法蘭孔，且張拉錨固法蘭的法蘭孔與下連接法蘭的法蘭孔數量一致且二者的法蘭孔上下一一對應；所述預應力施加構件順次穿過張拉錨固法蘭的法蘭孔、下連接法蘭的法蘭孔而穿入下部混凝土塔段，且預應力施加構件在張拉后其頂端錨固在下段連接鋼筒的頂面；所述張拉錨固法蘭、下連接法蘭之間澆筑混凝土，形成預應力混凝土結構，并在預應力混凝土結構中設有供預應力施加構件穿過的預應力孔道。